现代设计理论与方法复习

现代设计理论与方法复习

(I)填空10分(2)判断20分(3)简答２0分

(4分析与设计（43分）(5)作图(7分）

2思考

1开发新产品的必要性是什么?

（1）巩固和扩大市场份额企业必须审时度势,不失时机地新产品并快速地推向试场,才能在全球化市场竞争环境中更具有竞争力。

(2）开拓新的经营领域开发新产品，打开新的经营领域是企业竞争力的要素之一,当第一种产品取得了稳定的市场份额后，立即开发第二种、第三种产品进入新的领域,既求得新的发展空间,扩大经营规模，又增强了抗风险的能力。

(3）快速响应竞争如果拥有快速使新产品1市场的资源能力,即使竞争对手意想不到地突然宣布新产品进入了市场，企业快速地做出适当反应，至少可以减少作为市场晚入者所处的不利地位而带来的竞争劣势。

(４）有利于企业创立行业标准于创新型的产品来说,先进入市场的企业可以享有制定本行业标准的特权。这样的做法等于为竞争对手制造了进入壁垒，延迟业内竞争的到来。

２绿色设计的基本思想是什么？

在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中,将环境性能作为产品的设计目标和出发点,力求使产品对环境的影响为最小。

３在进行工作时,人的作用是什么？

人要在各种环境中,使用工具和操纵机器。人和机器及其周围的环境就构成了一个系统。

4设计方法学的研究包括哪几个方面?

设计思维、人机工程、功能目标评价和设计决策技术、新设计方法。

５实物反求有什么特点?

实物反求。实物是指原产品的实际设备和零部件。实物反求的对象最具体,具有较好的分析条件。实物反求时,先对有关产品进行外观分析和性能试验。在功能分析、原理方案分析的基础上,按部件、组件、零件分解及测量,求得零件的材料、结构、形状、尺寸和零件之间的装配关系,分析零件的加工工艺和精度要求。

6产品方案设计有什么作用？

方案设计：实质上是产品功能原理的设计。直接决定产品的质量、性能及其在市场上的竞争力和企业效益。

7目到得到公认的绿色标准是哪3条？

(1）产品在生产过程中少用资源和能源,并且不污染环境（２）产品在使用过程中能耗低，不会对使用者造成危害,也不会产生环境污染物（3）产品使用后可以易于拆卸、回收、翻新或能够废置并长期无虑。

8人机系统是如何完成接受信息功能的？

人机系统人的感觉器官接收已转换成某种标志或图像形式的机器加工过程，或被控对象状态的信息,并传递到大脑。大脑对已感知到的各种信息进行加工、解释，转化为实际状态的信息,并把它与预期的结果进行比较、分析作出决策，发出指令信息。根据这些指令,效应器官作用于机器控制器,将人的输出信息转换成机器的输入信息。机器对输入信息进行加工,并通过显示器将机器加工过的信息作用于人。

９产品构思是怎样形成的？

对产品的寻找区进行寻找探索,（1）善于观察生活，发现某类用户对于某项需求的迫切程度（2)当你确定一个需求是有意义的，特别是它具有与众不同的特色，那么你需要开始研究分析这个需求(3)小范围在目标用户群体中做验证。没有条件的就在自己同事间做验证。总之

搜集其他人的意见,整合自己的想法，可以避免自己走弯路。（4）。产品是为了满足何种需求而被研发，那么为了这种需求而制定相应的场景,才能吸引用户关注。

10实物反求时如何确定表面粗糙度？

机械零件的表面粗糙度可用粗糙度仪较准确地测量。测量出来后,再根据零件的功能、实测值、加工方法，参照国家标准，选择出合理的表面粗糙度

I 运用有效分方法对图示产品讲行评价，（1）建立评价目标树：

(2）合理分配加权系数，

a 旋转座椅

b 头盔

2运用动词提示校核表法中的检核项目加一加，变一变，改一改和代一代对图示产品进行创新设计，要求对应每个动词提出一个设想(10分)

3画出图示产品的分功图，在对其进行反求设计时,若要考虑绿色设计,你会怎么做?(12分）ａ双柱汽车举升机同时对举升机设计过程中所涉及到的工艺性问题进行补充说明。然后分析了普通式双柱汽车举升机主立柱的截面特性，并对主立柱的强刚度和托臂的强度进行了校核验算。对液压缸活塞杆强度以及受压杆的稳定性也进行了验算，以保证所设计的举升机满足使用要求。

b侧车灯开关

4从图示这款产品的设计中,你看到了什么？６分

A 底部开口牙膏

b 竹纤维外壳计算机耐用，耐磨,使用寿命长，竹纤维经过表面处理,同时被高分子材料包覆，霉菌缺少滋生的环境,故不易生菌，不怕虫蛀，不易腐烛；

(2)具有类似竹材的纹理及色泽，又比塑料硬度高。具有十分优良的物理性能,尺寸稳定性良好,不会产生裂缝与翅曲等损伤,没有竹材的结症和斜纹；吸湿性以及吸湿膨胀率都较低,不易吸湿变形，耐候性较强;耐老化,抗螺变性能较强;电绝缘性好；

(3)具有优良的化学性能，可耐酸碱、耐盐水等化学品；

(4）具有较好的机械性能,有类似于竹材的可二次加工性，可将其切割、刨铣、粘接，可用钉子或螺栓进行连接或固定，产品的形状与规格可以根据用户要求进行调整，较灵活性，尺寸精确性良好；

(５)保留了热塑性树脂容易加工的性能,容易成型,可像热塑性塑料一样挤出、注塑、模压，用普通的塑料加工设备或者将其稍加改造后便可进行成型加工。在加工设备上新投入的资金少,有利于推广应用;

(６)可用于发泡成型，不仅节省原材料,简化后加工程序，而且发炮制品隔音、隔热性能也较好；

7）无毒无异味，在建筑装修施工中以及建成后长期使用过程中均不释放甲酸等有害气体,环境友好;

(8)使用后可重复使用以及回收再利用,还可以充分利用回收到的加工或使用过程中被废弃的竹料及塑料，极大地提高了天然竹材资源和人造塑料的利用率，并能较好地解决废弃竹料与塑料所造成的污染及垃圾处理问题；

（9)资源丰富,成本低廉，对维护工作的要求较低,维修所需的费用低。

现代

现代设计理论与方法

现代设计理论与方法 学生姓名： 学号： 指导老师： 班级：

摘要 本文通过介绍现代设计理论及方法的反求工程技术，并应用实例进行了说明与解释。 一、现代设计理论及方法简介 现代设计方法是以设计产品为目标的一个总的知识群体的总称。它运用了系统工程，实行人、机、环境系统一体化设计，使设计思想、设计进程、设计组织更合理化、现代化，大力采用许多动态分析方法，使问题分析动态化，实际进程、设计方案和数据的选择更为优化，计算、绘图等计算机化。所以人们常用动态化、优化、计算机化概括其核心内容。 现代设计方法包括可靠性设计方法，优化设计方法，反求设计方法，绿色设计方法，虚拟设计方法等。这里重点介绍反求工程设计。 二、反求工程技术的基本概述 1、反求工程出现和发展的时代背景 二次大战中，几十个国家卷入战祸，饱受战争创伤。特别是战败国，在二战结束后，急于恢复和振兴经济。日本在60年代初提出科技立国方针：“一代引进，二代国产化，三代改进出口，四代占领国际市场”，其中在汽车、电子、光学设备和家电等行业上最突出。为要国产化的改进，迫切需要对别国产品进行消化、吸收、改进和挖潜。这就是反求设计（Inverse Design）或反求工程（Inverse Engineering），这两者是同一内涵，仅是不同国家的不同提法。发展到现在，己成为世界各国在发展经济中不可缺少的手段或重要对策，反求工程的大量采用为日本的经济振兴、进而创造和开发各种新产品奠定了良好基础。 实际上，任何产品问世，包括创新、改进和仿制的，都蕴含着对已有科学、技术的继承和应用借鉴。因而反求思维在工程中的应用已源远流长，而提出这种术语并作为一门学问去研究，则是60年代初出现的。 2、反求工程的含义 反求工程是综合性很强的术语，它是以设计方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有新产品进行解剖、深化和再创造，是已有设计的设计，这就是反求工程的含义，特别强调再创造是反求的灵魂。 逆向设计的流程示意：产品样件→数据采集→数据处理

现代设计方法考试复习资料

现代设计方法复习资料 现代设计方法的基本特点：程式性、创造性、系统性、最优化、综合性、计算计化。 优化设计：包括全生命周期优化设计、广义优化设计、集成优化与综合优化等。 计算机辅助设计：是设计人员借助于计算机进行设计的方法，其特点是将人的创造能力和计算机的告诉运算能力，巨大的存储能力和逻辑判断能力很好的结合起来。 有限元法：用有限个单元将连续体离散化，通过对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题的一种数值方法。 可靠性设计就是先考虑可靠性的一种设计方法。可靠性表示系统、设备、元器件的功能在规定的田间和规定的时间内稳定程度的特性，它是衡量产品质量的一个重要指标。 可靠性定义为：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。 可靠性定义包含的五要素：产品、规定时间、规定条件、规定功能、能力。 世界坐标系：是最常用的坐标系。该坐标系也称为用户坐标系，是一个符合右手定则的直角坐标系，用来定义在二维平面或者三维世界中的物体，理论上，世界坐标系是无限大且连续的，即它的定义域为实数域。 设备坐标系：图形输出设备（如显示器、绘图仪）自身都有一个坐标系，称之为设备坐标系，是一个二维平面坐标系，其度量单位是步长或像素，因此，它的定义域是整数域且有界。 规格化设备坐标系。 二维图形的变换矩阵： 例题解析： 1)绕坐标原点以外的任意一点P(x0 y0)旋转θ角的旋转变换 可分解为： a.平移变换 使旋转中心P 平移到坐标原点 b.旋转变换 绕坐标原点旋转θ角 c.平移变换 使旋转中心P 回到原来的位置。 组合变换矩阵T ＝T1 · T2 · T3 各部分的功能：a b p C d q ???? ??????--=101 001 1y x T ?? ?? ??????-=100002θθθθcos sin sin cos T ???? ??????=101 0010 3y x T ???? ? ????? -+-+--=111000000) cos (sin sin )cos (cos sin sin cos θθθ θθ θθθy x y x T

现代设计理论与方法(最终版)

第一章设计方法学 1. 现代设计目标：缩短产品设计周期；提高产品质量；降低生产成本。 T--缩短产品设计周期 Q--提高产品质量 C--降低其成本 2. 传统设计法特点：静态的、经验的、手工式的、（近似计算） 现代设计法特点：动态的、科学的、计算机化的、（精确计算） 3.现代设计理论与方法的发展分为：（1)直觉设计阶段（2)经验设计阶段 （3)半理论半经验设计阶段（4)现代设计阶段 4.系统－执行特定功能而达到特定目的，相互联系，相互作用的元素。 具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是系统。 5.系统化设计的特征：由上而下、由总到细。 基本方法：系统的分析和综合。 6.黑箱法定义：把系统看成是一个不透明的，不知其内部结构的“黑箱”，在不打开黑箱的前提下，利用外部观测，通过分析黑箱与周围环境的信息联系,了解其功能的一种方法。 根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。 7.系统化设计的步骤： 8、评价的目标内容： （1) 技术评价目标——可行性，创造性，可靠性 （2) 经济评价目标——成本，利润，市场潜力 （3）社会评价目标——社会效益和影响 9.技术-经济评价法 （a)技术价Wt : Wt=(Piqi)/Pmax （Pi-各技术评分值；qi-加权系数；Pmax-最高分值5分或10分）

（b)经济价Ww：Ww=Hi/H=0.7Hz/H （Hi-理想成本；H-实际成本）（c)技术-经济综合评价：均值法：W=（Wt+Ww)/2 双曲线法：W= (Wt.Ww ) 10.产品价值V=F/C ( F-功能C-成本) 11.寿命周期成本（要会画出它的曲线图，并做分析） C=C1+C2 C1-生产成本C2-使用成本 12、提高V途径（分5种情况讨论） F ↑/C →=V ↑功能 F →/C ↓=V ↑成本 F ↑/C ↓=V ↑功能、成本 F ↑↑/C ↑=V ↑功能 F ↓/C ↓↓=V ↑成本 第二章机械优化设计 1.优化设计的数学模型 统一形式描述： min f(x) x=[x1,x2,………xn]T s.t. gi(x)<=0 i=1,2,3…m hj(x)=o j=1,2,……n(p

现代设计理论与方法

1.工业产品设计特征：需求特征、创造性特征、程序特征、时代特征 2.现代设计方法与传统设计方法相比，主要完成了一下几个方面的转变： （1）产品结构分析的定量化；（2）产品工况分析的动态化; (3)产品质量分析的可靠性化；（4）产品设计结果的最优化；（5）产品设计过程的高效化和自动化 3.现代产品设计按其创新程度可分为：开发性设计、适应性设计、变型设计 4.现代产品设计的进程：产品规划（决策）、原理方案设计、技术设计、施工设计 5.优化设计：借助最优化数值计算方法和计算机技术，求取工程问题的最优设计方案 6.优化设计过程：设计课题分析、建立数学模型、选择优化方法、上机计算择优 7.优化数学模型三要素:设计变量X、目标函数f（X）、约束条件gu（X）≤0,hv（X）=0 8.要运用数值迭代法寻找到目标函数的极小值X，这里关键要解决三个问题：如何确定迭 代步长a、怎样选定搜索方向S、如何判断是否找到了最优点，以中止迭代 9.无约束优化问题采用迭代中止准则：点距足够小、函数下降量足够小、函数梯度充分小 10.可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力 11.可靠性四要素：研究对象、规定的条件、规定的时间、规定的功能 12.失效率：产品工作t时刻尚未失效的产品，在该时刻t以后的下一个单位时间内发生失 效的概率 13.机械可靠性设计和机械常规设计方法的主要区别：它把一切设计参数都视为随机变量， 表现在：零部件的设计应力s是一个随机变量；零件的强度参数c也是一个随机变量14.CAD技术：利用计算机的软硬件辅助设计者对产品进行规划、分析、计算、综合、模 拟、评价绘图和编写、技术文件等设计活动 15.有限元法定义: 基本思想： 16.单元分析：连续体离散化后，即可对单元体进行特性分析，简称为单元分析 主要工作：选择单元位移模式（位移函数）和分析单元的特性，即建立单元刚度矩阵。 16.有限元法的解题步骤：结构的力学模型简化、单元划分和插值函数的确定、单元特性分 析、整体分析（单元组集） 17.整体结构的节点力与节点位移之间的关系： 18.工业造型的设计基本内容：产品的人机工程设计、产品的形态设计、产品的色彩设计、 产品的铭牌、表识、字体等的设计 19.反求工程（RE）：也称逆向工程、就是针对消化吸收先进技术的系列分析方法和应用技 术的综合的一项新技术。 20.反求工程包括设计反求、工艺反求、材料反求和管理反求等各个方面 21.反求工程特点:(1)可以使企业快速响应市场，大大缩短产品的设计、开发及上市周期， 加快产品的更新换代速度，降低企业开发新产品的成本与风险；（2）适合于单件、小批量、形状不规则的零件的制造，特别是模具的制造；（3）对于设计与制造技术相对落后的国家和地区，反求工程是快速改变其落后状况，提高设计与制造水平的好方法。22.反求工程主要通过以下步骤来实现：数据采样、数据分析、数据恢复及修补、原始部件 的分解、模型信息处理及CAD模型的建立、部件装配、产品功能模拟、在设计等。 23.实物反求：在已有实物的条件下，通过试验、测绘和详细分析，提出再创造的关键。 24.实物反求设计进程：工作准备、功能分析、反求实物性能测试、反求实物分解、测绘零 件 25.绿色设计：也称生态设计(ED)、环境设计(DFE)、生命周期设计(LCD)、环境意识设计 （ECD）等 26.绿色设计的特点：针对产品整个周期、并行闭环设计、有利于保护环境，维护生态系统

现代设计方法复习题2

现代设计方法复习题 一、有限元部分 1 有限单元法中离散的含义是什么? 离散的含义即将结构离散化，即用假想的线或面将连续体分割成数目有限的单元，并在其上设定有限个节点；用这些单元组成的单元集合体代替原来的连续体，而场函数的节点值将成为问题的基本未知量。 2 单元刚度矩阵和整体刚度矩阵各有哪些性质?单元刚度系数和整体刚度系数的物理意义是什么?两者有何区别? 答:单元刚度矩阵的性质：对称性、奇异性（单元刚度矩阵的行列式为零）。 整体刚度矩阵的性质：对称性、奇异性、稀疏性。 单元Kij物理意义Kij即单元节点位移向量中第j个自由度发生单位位移而其他位移分量为零时，在第j个自由度方向引起的节点力。 整体刚度矩阵K中每一列元素的物理意义是：要迫使结构的某节点位移自由度发生单位位移，而其他节点位移都保持为零的变形状态，在所有个节点上需要施加的节点荷载。 单元刚度系数[D]矩阵中任一元素Dij的物理意义为：要使微小单元体只在j方向发生单位应变，而其他方向不允许发生应变，则必须造成某种应力组合，在这种应力组合中，i方向应力分量为Dij。） 整体刚度矩阵有以下性质: 1. 整体刚度矩阵是对称矩阵 由单元刚度矩阵的对称性和整体刚度矩阵的组装过程，可知整体刚度矩阵必为对称矩阵。利用对称性，在计算机编写程序时，只存储整体刚度矩阵上三角或下三角部分即可。 2. 整体刚度矩阵中主对角元素总是正的 3. 整体刚度矩阵是稀疏矩阵，非零元素呈带状分布 4. 整体刚度矩阵是奇异矩阵，在排除刚体位移后，它是正定阵。 单元刚度矩阵的性质：1）对称阵 2）主对角线元素恒为正值 3）奇异阵，即|K|=0， 4）所有奇数行的对应元素之和为零，所有偶数行的对应元素之和也为零。由此可见，单元刚阵各列元素的总和为零。由对称性可知，各行元素的总和也为零。 3什么是平面应力问题? 什么是平面应变问题? （当结构的几何条件满足结构形状呈薄板型，载荷条件满足载荷平行于板平面且沿厚度方向均匀分布，而板平面不受任何外力作用时，称为平面应力问题。） 平面应力问题讨论的弹性体为薄板，薄壁厚度远远小于结构另外两个方向的尺度。薄板的中面为平面，其所受外力，包括体力均平行于中面面内，并沿厚度方向不变。而且薄板的两个表面不受外力作用。

现代设计理论与方法复习资料

现代设计理论与方法复习资料 一、单选 1．若函数F(x)在Dl上具有连续二阶导数(D是Dl内部的凸集)，则F(x)为D上的凸函数的充分必要条件是F(x)的Hessian矩阵（ C ） A．半正定 B．正定 C．半负定 D．负定 2.对约束优化问题，设计变量的选择（ C ） A．可以在可行域中 B．不允许在可行域中 C．只允许在可行域中 D．不一定在可行域中 3.要将一个有约束问题的求解转化为一系列无约束问题的求解，可以选择（ C ） A．复合形法 B．简约梯度法 C．罚函数法 D．共轭梯度法 4．在解决线性规划问题时，首选的优化方法为（ B ） A．外点罚函数法 B．单纯形法 C．拟牛顿法 D．变尺度法 5．当目标函势沩凸函数，约『束函彭嘣黜函数时，K—T条件是约束优化问题取得极值的（ D ） A．必要条件 B．充分条件 C．一般条件 D．充分必要条件 6.CAD一词已经成为世界通用的名词，它是指（ A ） A．计算机辅助工程 B．计算机辅助制造 C.计算机辅助设计 D．计算机辅助工艺规程设计 7.实验测试了自变量为3，4，5，6，7，8时的函数值，现要用抛物线插值法计算5.3处的函数值，选择下列哪组自变量及其对应的函数值进行插值计算较为合理（ C ） A．3，4，5 B．4，5，6 C．5，6，7 D．6，7，8 8.设备坐标系的维数一般为（ B ） A．一维 B．二维 C三维 D．四维 9．将平面图形沿X方向平移10个单位，沿Y方向平移15个单位，其坐标变换矩阵为（ A ） 10．在消阴处理中，进行极大／极小检验，如果两个物体的投影不满足极大／极小条件，则两个物体之间（ D ） A．相互完全遮挡 B．部分相互遮挡 C．相互不遮挡 D．遮挡关系不确定 11．若产品的平均寿命等于失效率的倒数则产品的寿命服从（ C ） A．正态分布 B．泊松分布 C．指数分布 D．二项分布 12．在平均安全系数不变的情况下，由于强度(或应力)的分散度增大会使零件的可靠度（ A ） A．降低 B．提高 C．不变 D．无法确定 13.当系统中任何—个零件发生故障都会导致整个系统失效，该系统是（ A ） A．串联系统 B．冗余系统 C．表决系统 D．非工作冗余系统 14.并联系统的可靠度比组成该系统的零件的可靠度（ B ）

现代设计理论与方法复习题

现代设计理论与方法 一、填空题 1、常用的现代设计方法有 、 、 和 。 2、构成优化问题的数学模型的三要素分别是 、 和 。 3、在优化算法的基本迭代公式中，指的是 。 4、可靠性设计中常用的分布函数有 、 和 。 5、求总体刚度矩阵的方法主要由两种：一是 ，即根据总体刚度系数的定义求解；另一种方法是 ，即由各单元刚度矩阵求总体刚度矩阵。 6、弹性力学中平面问题有 和 两种。 7、作业对象一般可分为 、 和 三大类。 8、功能原理方案综合常用形态学矩阵，矩阵的行代表 ，矩阵的列代表 。 9、广义的设计指的是对发展过程的安排，包括发 、 、 和 。 10、常用的优化算法有 、 、 和 。 11、零件可靠性设计时，通过联结方程建立 、 和 三者的关系。 12、设计经历了 、 、 和 四个发展阶段。 13、使用鲍威尔法求解二维优化问题，初始搜索方向可设成 和 。 14、函数在点处的梯度为 ，海塞矩阵为 。 15、平面三节点三角形单元 个自由度。 16、常用的评价决策方法有 ， ， 和 。 17、弹性力学基本方程包括 、 和 。 二、选择题 三、名词解释 1、可靠度： 2、不可靠度或失效概率： 3、失效率： k k k k d x x α+=+1k α()54,212 22121+-+=x x x x x x f ?? ? ???=420X

5、狭义设计： 6、优化设计的过程： 7、计算机辅助设计： 8、价值工程： 四、简答题 1.现代设计、传统设计的区别与联系。 2.可靠性设计有何特点？ 3.简述共轭梯度法的基本流程。

4.可靠性设计包括哪些内容，各有什么方法？ 5.运用系统化设计方法进行原理方案设计的主要步骤？ 6.简述有限法分析的基本过程。 7.作业对象包括哪些？ 8.什么是系统化设计？步骤？

现代设计理论与方法

现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。 数字化和协同是现代设计方法的两大特征。 1）数字化设计（DD）是以实现新产品设计为目标，以计算机硬件技术为基础，以数字化信息为辅助手段，支持产品建模、分析、修改、优化以及生成设计文档的相关技术的有积极和。因此，任何以计算机图形学（CG）为理论基础、支持产品设计的计算机软硬件系统都属于产品数字化设计技术的范畴。 广义的数字化设计技术涵盖以下内容： （1）利用计算机进行产品的概念设计、几何造型、虚拟装配、工程图生成及设计相关文档。 （2）利用计算机进行产品外形、结构、材质、颜色的优选及匹配，以满足顾客的个性化需求，实现最佳的产品设计效果。 （3）利用计算机对产品进行有限元分析、优化设计、可靠性设计、运动学及动力学仿真验证等，以实现产品拓扑结构和性能特征优化。 设计阶段数字设计技术 概念设计几何建模技术；造型辅助功能；可视化操作；图形变换 设计建模几何建模技术；造型辅助功能；可视化操作；图形变换；装配、爆炸图； 模具设计；特定的造型软件 分析、优化和评价有限元分析软件；形状结构优化软件；运动学和动力学仿真软件；定制的程序及软件 设计文档工程图；装配图；尺寸、公差标注；物料单；渲染图；数控编程； 其他设计文档 表1 设计阶段的数字化技术 以某种鼠标的开发为例，介绍产品数字化开发的基本过程。 （1）建立三维数字化模型 假设鼠标的概念设计已经完成、样式应经确定，以三维CAD系统为工具，建立数字化模型。 （2）仿真和检验 为验证方案是否合理、强度是否满足要求、可制造性如何，可以采用数字化仿真技术进行方正检验。通过对产品模型的有限元分析，可以检验鼠标上盖的强度是否满足要求。通过对塑件注射成型过程的仿真分析，可以检验熔接痕是否有缺陷，注射生产中可能出现哪些质

现代设计理论与方法复习

现代设计理论与方法复习 (I)填空10分(2)判断20分(3)简答２0分 (4分析与设计（43分）(5)作图(7分） 2思考 1开发新产品的必要性是什么? （1）巩固和扩大市场份额企业必须审时度势,不失时机地新产品并快速地推向试场,才能在全球化市场竞争环境中更具有竞争力。 (2）开拓新的经营领域开发新产品，打开新的经营领域是企业竞争力的要素之一,当第一种产品取得了稳定的市场份额后，立即开发第二种、第三种产品进入新的领域,既求得新的发展空间,扩大经营规模，又增强了抗风险的能力。 (3）快速响应竞争如果拥有快速使新产品1市场的资源能力,即使竞争对手意想不到地突然宣布新产品进入了市场，企业快速地做出适当反应，至少可以减少作为市场晚入者所处的不利地位而带来的竞争劣势。 (４）有利于企业创立行业标准于创新型的产品来说,先进入市场的企业可以享有制定本行业标准的特权。这样的做法等于为竞争对手制造了进入壁垒，延迟业内竞争的到来。 ２绿色设计的基本思想是什么？ 在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中,将环境性能作为产品的设计目标和出发点,力求使产品对环境的影响为最小。 ３在进行工作时,人的作用是什么？ 人要在各种环境中,使用工具和操纵机器。人和机器及其周围的环境就构成了一个系统。 4设计方法学的研究包括哪几个方面? 设计思维、人机工程、功能目标评价和设计决策技术、新设计方法。 ５实物反求有什么特点? 实物反求。实物是指原产品的实际设备和零部件。实物反求的对象最具体,具有较好的分析条件。实物反求时,先对有关产品进行外观分析和性能试验。在功能分析、原理方案分析的基础上,按部件、组件、零件分解及测量,求得零件的材料、结构、形状、尺寸和零件之间的装配关系,分析零件的加工工艺和精度要求。 6产品方案设计有什么作用？ 方案设计：实质上是产品功能原理的设计。直接决定产品的质量、性能及其在市场上的竞争力和企业效益。 7目到得到公认的绿色标准是哪3条？ (1）产品在生产过程中少用资源和能源,并且不污染环境（２）产品在使用过程中能耗低，不会对使用者造成危害,也不会产生环境污染物（3）产品使用后可以易于拆卸、回收、翻新或能够废置并长期无虑。 8人机系统是如何完成接受信息功能的？ 人机系统人的感觉器官接收已转换成某种标志或图像形式的机器加工过程，或被控对象状态的信息,并传递到大脑。大脑对已感知到的各种信息进行加工、解释，转化为实际状态的信息,并把它与预期的结果进行比较、分析作出决策，发出指令信息。根据这些指令,效应器官作用于机器控制器,将人的输出信息转换成机器的输入信息。机器对输入信息进行加工,并通过显示器将机器加工过的信息作用于人。 ９产品构思是怎样形成的？ 对产品的寻找区进行寻找探索,（1）善于观察生活，发现某类用户对于某项需求的迫切程度（2)当你确定一个需求是有意义的，特别是它具有与众不同的特色，那么你需要开始研究分析这个需求(3)小范围在目标用户群体中做验证。没有条件的就在自己同事间做验证。总之

现代设计理论与方法 (吴军 ,郑离云)

一、Carsim/Trucksim软件介绍 MSC（Mechanical Simulation Corporation）成立于1996年,脱离于国际著名的科研机构UMTRI（密歇根大学交通运输研究所），主要创始人是国际知名的车辆动力学专家Thomas D. Gillespie，Michael Sayers和Steve Hann。CarSim是专门针对车辆动力学的仿真软件，CarSim模型在计算机上运行的速度比实时快3-6倍，可以仿真车辆对驾驶员，路面及空气动力学输入的响应，主要用来预测和仿真汽车整车的操纵稳定性、制动性、平顺性、动力性和经济性，同时被广泛地应用于现代汽车控制系统的开发。CarSim可以方便灵活的定义试验环境和试验过程，详细的定义整车各系统的特性参数和特性文件。CarSim软件的主要功能如下：适用于以下车型的建模仿真：轿车、轻型货车、轻型多用途运输车及SUV；可分析车辆的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、制动性及平顺性；可以通过软件如MATLAB，Excel等进行绘图和分析；可以图形曲线及三维动画形式观察仿真的结果；包括图形化数据管理界面，车辆模型求解器，绘图工具，三维动画回放工具，功率谱分析模块；程序稳定可靠；CarSim软件可以扩展为CarSim RT, CarSim RT 是实时车辆模型，提供与一些硬件实时系统的接口，可联合进行HIL仿真；先进的事件处理技术，实现复杂工况的仿真；友好的图形用户界面，可快速方便实现建模仿真；提供多种车型的建模数据库；可实现用户自定义变量的仿真结果输出；可实现与simulink的相互调用；多种仿真工况的批运行功能；中型到重型的卡车，客车和挂车动力学特性的仿真和分析。使用方便软件的所有组成部分都由一个图形用户界面来控制。用户通过点击“RunMath Model”来进行仿真。通过点击“Animate”按钮可以以三维动画形式观察仿真的结果。点击“Plot”按钮可以察看仿真结果曲线。很短的时间内，你就可以掌握CarSim/Trucksim的基本使用方法，完成一次简单仿真并观察仿真结果。所要设置或调整的特性参数都可以在图形界面上完成。150多个图形窗口使用户能够访问车辆的所有属性，控制输入，路面的几何形状，绘图及仿真设置。利用CarSim/Trucksim的数据库建立一个车辆模型并设置仿真工况，在很短的时间内即可完成。在数据库里有一系列的样例并允许用户建立各种组件、车辆及测试结果的库文件。这一功能使得用户能够迅速地在所做的不同仿真之间切换，对比仿真结果并作相应的修改。车辆及其参数是利用各种测试手段所得到的数据和表格，包括实验测试及悬架设计软件的仿真测试等。

(完整版)《现代设计方法》复习资料(自考本科)

《现代设计方法》课程考前复习资料 1、什么是优化设计？简述优化设计的分类。 答：优化设计亦称为最优化设计，它是以数学规划理论为基础，以电子计算机为辅助工具的一种设计方法宏观世界首先将设计按规定的格式建立数学模型,并选择合适的优化方法，选择或编制计算机程序，然后通过电子计算机计算自动获得最优化设计方案。 优化方法大体上可分为两类： (1计算目标函数值，比较目标函数值,并以之作为抚今迭代、收敛根据的方法。（2变量函数极值理论为甚础利用目标函数的以性态，并以之作为寻优、迭代收敛根据的方法。 2简述求总体刚度矩阵的方法？ 答：求总体刚度矩阵的方法主要有两种：一种是直接根据总体刚度系数的定义分别求出它们，从而写出总体刚度矩阵：另一种是分别先求出各单元的刚度矩阵，根据叠加的原理，然后利用集成的方法求出总体刚度矩阵。 3 在有限元分析中，为什么要采用半带存储？答：(1)单元尺寸越小，单元数越多,分析计算精度越高单元数越多，总体刚度矩阵的阶数越高，所需计算的内存量和计算量越大。（2）总体刚度矩阵具有对称性、稀疏性、奇异性以及非零元素带形颁布的规律.(3）只存储主对角线元素以上三角矩阵中宽为Nb的斜带形区内的元素，可以大大减小所需内存量。 4可靠性工程领域主要包括哪几个方面的内容?答:可靠性工程领域主要包括以下三方面的内容：(1)计。它包括了设计方案的分析、对比与评价，必要时也包括可靠性试验、生产制造中的质量控制设计及使用维修规程的设计等.（2)分析。它主要是失效分析，也包括必要的可靠性试验和故障分析。这方面的工作为可靠性设计提供依据，也为重大事故提供科学的责任分析报告。(3)数学。这是数理统计方法在开展可靠性工程上发展起来的一个数学分支。5机械CAD支撑软件从功能上可分为哪三类？具体包括哪些软件？ 答:机械CAD支撑软件从功能上可分三类：第一类解决几何图形设计问题； 第二类解决工程分析与计算问题； 第三类解决文档写作与生成问题。 具体包括:基本图形资源软件；二维绘图软件；几何造型软件;工程分析及计算软件;文档制作软件. 6简述多维空间的一维搜索最优化方法？答：多维空间的最优化方法，一般遵循这样一种基本形式：从一个初始点X0出发，按一定规定律确定一个搜索S0，然后在搜索S0上搜索到目标函数的极小点X1；接着双以X1为新的出了点，确定一个搜索S1,再在S1方向上搜索到目标的极小点X2，作为下一次迭

现代设计理论与方法

现代设计理论与方法 现代设计理论与方法是指在当代社会背景下，对设计理论和方法进行深入研究 和探索，以适应社会发展和人们需求的不断变化。现代设计理论与方法的发展，不仅是对传统设计理论的继承和发展，更是对当代设计实践的指导和支撑。在当今社会，设计已经不再局限于产品、图案等传统领域，而是涉及到更广泛的社会、文化、环境等方面，因此，对现代设计理论与方法的研究显得尤为重要。 首先，现代设计理论与方法需要紧跟时代潮流，不断吸纳新的理论观念和方法 技巧。随着科技的发展和社会的进步，人们对设计的需求也在不断变化，因此，设计理论和方法必须与时俱进，不断更新。例如，随着数字化技术的飞速发展，虚拟现实、人工智能等新技术的应用已经成为设计的重要方向，设计师需要不断学习和掌握这些新技术，将其运用到实际设计中，以满足人们日益增长的需求。 其次，现代设计理论与方法需要注重跨学科交叉融合，打破学科壁垒，实现多 领域的交流与合作。在当今社会，许多复杂的问题需要跨学科的综合解决方案，设计理论与方法也不例外。设计师需要借鉴心理学、社会学、人类学等其他学科的知识，以更好地理解用户的需求和行为，从而设计出更符合人们心理和社会习惯的作品。同时，设计师之间也需要进行跨学科的交流与合作，共同探讨解决方案，实现设计理念的多元化和丰富化。 再次，现代设计理论与方法需要注重可持续发展和环保设计。随着全球环境问 题日益凸显，设计师们需要思考如何通过设计理论和方法来促进可持续发展和环保设计。在产品设计中，要注重材料的选择和再利用，减少对环境的污染；在建筑设计中，要注重节能减排，提高建筑的环保性能。只有将可持续发展理念融入到设计理论和方法中，才能更好地满足人们对美好生活的向往，同时不损害环境的可持续发展。 最后，现代设计理论与方法需要注重文化传承和创新。设计不仅是对功能的追求，更是对文化的传承和创新。在设计理论和方法中，需要注重对当地文化的理解

现代设计方法与理论重点

1、以弹性力学位移法为例，阐述有限单元法的分析步骤及各步的根据。 答：一、先是连续体的离散化，包括：单元划分、节点和单元编号、确定坐标轴及节点坐标、载荷移置以及约束处理。 二、两次迭代、九步循环： A 由基本未知量（节点坐标），选取单元位移函数，得到单元位移表达式 B 根据几何方程，求得单元应变表达式 C 根据弹性方程 ，求得单元应力表达式 D 根据虚功方程，得到单元节点力的表达式 E 根据节点平衡方程，建立总体平衡，建立线性方程组， F 进行约束处理，对总体刚度矩阵降阶处理，求解线性方程组，得到节点位移 G 由节点位移求得任意点的位移 H 由位移求得应变 I 由应变求得应力 2、简述应力-----强度分布干涉理论的内容，并解释在安全系数大于1的情况下为什么还会出现一定的不可靠度问题。 答：应力--------强度分布干涉理论： A 机械产品的“可靠度”实质上就是零件在给定的运行条件下抵抗失效的能力，也就是“应力”与“强度”互相作用的结果或者说是“应力”与“强度”干涉的结果 B 一般情况下零件的应力、强度呈分布状态（或正态分布），二者干涉区即为工作不可靠的区。 C 零件强度随时间增加而下降 D 安全系数大于1仅代表强度分布的期望值大于应力分布的期望值，却无法避免两个分布曲线的重叠、而有重叠即有可能失效。 3、简单叙述坐标轮换法到Powell 法的发展思路 答：a 坐标轮换法的基本思想：将一个n 维无约束优化问题转化为依次沿着相应的n 个坐标轴方向的一维优化问题。 坐标轮换法概念清晰，计算简单，但迭代路径较长，计算效率低下，特别是维数较高或目标函数形态不好时，收敛速度很慢。坐标轮换法一般只能用于低维优化问题的求解。为了克服坐标轮换法迭代路径曲折和收敛速度较慢的缺点，希望搜索方向尽可能指向目标函数的极小点，提出了共轭方向法。 B 共轭方向法的算法思想：对于n 维函数，首先采用坐标轮换法进行第一轮迭代，以第一轮迭代的最末一个极小点和初始点相连构成一个新的方向S （1）；以此新的方向为最末一个方向，去掉第一个方向，得到第二轮迭代的n 个搜索方向，经过第二轮迭代后构造新的方向S （2）；仿次进行下去，经过n 轮迭代就产生了n 个互相共轭的方向S(1),S(2),。。。S(n)。 {}{} R K δ⎡⎤⎣⎦={}[]{}e e e F K δ={}[]{}e S σδ={}[]{}e B εδ={}[]{}e f N δ=

现代设计自学考试复习简答题

现代设计自学考试复习简答题 一、什么是现代设计？ 现代设计是指在20世纪以后，随着工业革命和现代科技的快速发展，以及人们对生活和工作环境的需求不断变化，产生的一种新型的设计理念和方法。它强调功能性、效率性、美观性、环保性和人性化，注重产品的整体性、创新性和可持续性。 二、现代设计与传统手工艺的区别是什么？ 现代设计与传统手工艺的区别在于其强调的功能主义和机械化的生 产方式。传统手工艺注重手工制作和技艺的传承，每个作品都是独一无二的。而现代设计则更注重通过机器大批量生产，强调标准化、规范化和效率。同时，现代设计更加注重从人的需求出发，强调人机交互和用户体验。 三、现代设计的主要原则是什么？ 现代设计的主要原则包括创新性、功能性、美观性、经济性、可持续性和人性化。创新性是指设计需要不断推陈出新，以满足人们不断变化的需求；功能性是指设计需要满足人们的基本需求，同时具备可操作性和耐用性；美观性是指设计需要具备视觉上的美感，给人以愉悦

的感受；经济性是指设计需要考虑成本和价格因素，以实现商业价值；可持续性是指设计需要考虑环境保护和资源利用的可持续性；人性化是指设计需要考虑人的生理、心理和行为特点，以提供舒适、安全和便捷的使用体验。 四、现代设计的意义是什么？ 现代设计的意义在于满足人们不断变化的生活需求，提高生活质量，推动经济发展和社会进步。通过现代设计，人们可以更好地适应现代生活的快节奏和高效率，同时也可以提高产品的附加值和市场竞争力。现代设计还可以促进文化传承和创新，推动社会进步和发展。 五、如何准备现代设计自学考试？ 准备现代设计自学考试需要从以下几个方面入手： 1、制定学习计划：制定详细的学习计划，包括学习内容、时间安排 和复习方法等。 2、系统学习知识：从基础理论入手，逐步深入学习现代设计的各个 方面，包括设计原理、材料与工艺、人机交互、创新思维等。 3、注重实践操作：通过实践操作来巩固理论知识，提高实际操作技

现代设计及理论重点

1、模块化设计 所谓模块化设计，简单地说就是将产品的某些要素组合在一起，构成一个具有特定功能的子系统，将这个子系统作为通用性的模块与其他产品要素进行多种组合，构成新的系统，产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品。 ○1模块化设计的三大特征： A.相对独立性，可以对模块单独进行设计、制造、调试、修改和存储，这便于由不同的专业 化企业分别进行生产； B.互换性，模块接口部位的结构、尺寸和参数标准化，容易实现模块间的互换，从而使模块 满足更大数量的不同产品的需要； C.通用性，有利于实现横系列、纵系列产品间的模块的通用，实现跨系列产品间的模块的通 用 ○2模块化与功能元的比较 相同点：都能实现特定的功能 不同：A.模块化具有互换性，而一个功能可以由几个模块来完成 B．模块化需要有统一的接口，功能元不需要 2、质量功能配置 质量功能配置quality function deployment简称QFD ,是从质量保证的角度出发，通过一定的市场调查方法获取顾客需求，并采用矩阵图解法将对顾客需求的实一过程分解到产品开发的各个过程和各职能部门中去，通过协调各部门的工作以保证最终产品质量，使得设计和制造的产品能真正地满足顾客的需求。简单地说，QFD 是一种顾客驱动的产品开发方法。 ○1产品规划阶段质量屋○2○3○4（各个阶段需要理解，参照质量功能配置ppT） 3、智能CAD ○1智能CAD的实现方法 1.基于规则的方法

2.基于案例的方法 3.基于原型的方法 4.基于约束满足的方法 5.基于类比的方法 6.基于神经网络的方法 7.机器学习的方法 4、系统设计 ○1系统设计的机理 理解：互相作用，同时考虑，集成优化，统一建模 ○2传统设计与现代设计的不同（理解系统设计） 5、功能设计 ○1、功能设计的步骤 A.确定总功能 B.总功能的分解（将总功能分解为若干个分功能，分功能继续分解，直到不宜再分的功能元为止。 确定功能结构图） C.功能元的求解（调查分析法、创造性方法、设计目录法） ○2、产品形态矩阵 第一章 现代设计方法是基于理论形成的方法，利用这种方法指导设计可减小经验设计的盲目性和随意性，提高设计的主动性、科学性和准确性。因此，现代设计是以理论指导为主、经验为辅的一种设计。 ○1、现代设计的特点 A.以计算机技术为核心（设计手段的更新、产品表示的改变、设计方法的发展、工作方式的变 化、设计与制造一体化、管理水平的提高、组织模式的开放） B.以设计理论为指导 ○2、现代设计的内涵 通过对其特征的分析，可以认为：“现代设计”就是以市场需求为驱动，以知识获取为中心，以现代设计理论、方法为指导，以现代技术手段为工具，以产品的整个生命周期为对象，考虑人、机和环境相容性的设计 ○3、现代设计的原则 A.功能满足原则 B.质量保障原则（性能指标、可靠性、强度原则、刚度原则、稳定性、抗磨损性、抗腐蚀性、抗 蠕变性、动态特性、平衡特性、热特性） C.工艺优良原则（可制作性、可装配性、可测试性） D.经济合理原则 E.社会使用原则（环境友好、环境适应、人机友好、可维修、安全性、可安装性、可拆卸性、可 回收性） 第二章

《现代设计理论》复习题

《现代设计理论》复习内容 1 绪论 现代设计理论与方法是一门基于思维科学、信息科学、系统工程、计算机技术等学科，研究产品设计规律、设计技术和工具、设计实施方法的工程技术科学。 现代设计理论与方法的主要特点体现在：最优化、数字化、智能化、系统性、创新性和网络化。 设计的概念：（狭义）将客观需求转化为满足需求的技术系统(或技术过程)的活动。 设计的特征：需求特征、创造性特征、程序特征、时代特征。 设计的四个发展阶段：直觉设计阶段、经验设计阶段、半理论半经验设计阶段、现代设计阶段 传统设计：以经验总结为基础，运用力学和数学而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计的依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计。 传统设计方法的特点：基本上是一种以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳动为特征的设计方法。 现代设计特点：是一种基于知识的，以动态分析、精确计算、优化设计和CAD为特征的设计方法。 现代设计方法与传统设计方法相比，主要完成了以下几方面的转变：（1）产品结构分析的定量化； （2）产品工况分析的动态化； （3）产品质量分析的可靠性化； （4）产品设计结果的最优化； （5）产品设计过程的高效化和自动化。 现代产品设计按其创新程度可分为：开发性设计、适应性设计、变形设计三种类型。 开发性设计：它是在全部功能或主要功能的实现原理和结构未知的情况下，运用成熟的科学技术成果所进行的新型工业产品的设计，也可以称之为“零—原型”的设计。 适应性设计：在工作原理不变的情况下，只对产品作局部变更或增设部件，其目的是使产品能更广泛的适应使用要求。例如对各种不同的工况条件的适应性、产品工作的安全性、可靠性、寿命、工作效率、易控性等。 变形设计：在工作原理和功能都不变的情况下，变更现有产品的结构配置和尺寸，使之满足不同的工作要求。